Question

【题目】为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣（铁主要以Fe2O3存在）转变成重要的化工原料FeSO4（反应条件略）。

活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为：FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，不考虑其他反应。请回答下列问题：

（1）第Ⅰ步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是 。

（2）检验第Ⅱ步中Fe3+是否完全还原，应选择 （填字母编号）。

A．KMnO4溶液 B．K3[Fe(CN)6]溶液 C．KSCN溶液

（3）第Ⅲ步加FeCO3调溶液pH到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空气使溶液pH降到5.2，此时Fe2+不沉淀，滤液中铝、硅杂质除尽。通入空气引起溶液pH降低的原因是 。

（4）FeSO4可转化为FeCO3，FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。

已知25℃，101kPa时：4Fe(s) + 3O2 (g) =2Fe2O3(s) =-1648kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g) =-393kJ/mol

2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s) =-1480kJ/mol

FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是 。

（5）FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li+ FeS2= Fe +2Li2S，正极反应式是 。

（6）假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3，其含量为50%。将a kg质量分数为b%的硫酸加入到c kg烧渣中浸取，铁的浸取率为96%，其他杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程，第Ⅲ步应加入FeCO3 kg。

Answer 1

【答案】

（1）Fe2O3+6H+＝2Fe3++3H2O

（2）C

（3）Fe2+被氧化为Fe3+，Fe3+水解产生H+。

（4）4FeCO3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+ 4CO2(g) =－260kJ/mol。

（5）FeS2+4e－= Fe +2S2－

（6）－kg。

【解析】（1）Fe2O3+6H+＝2Fe3++3H2O

（2）若Fe3+没有完全还原，则可以用KSCN检验。

（3）部分Fe2+被氧化为Fe3+。

（4）根据盖斯定律可得：4FeCO3(s)+O2(g) =2Fe2O3(s)+ 4CO2(g) =-260kJ/mol。

（5）正极得电子，化合价降低，可得正极方程式：FeS2+4e- = Fe +2S2-

（6）由于最终得到FeSO4，根据元素守恒，n(Fe)=n(S)，Fe来自于Fe2O3、FeS2、FeCO3；S来自于FeS2、H2SO4则有：

(×2 + ×2×)×96% +

= + ×2××2 ×96%

则得答案：－kg。